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补偿控制系统的设计ppt课件

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《补偿控制》课件

《补偿控制》课件

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详细描述
控制精度的挑战主要来源于系统建模误差、外部干扰和执行机构的非线性特性。为了提高控制精度， 可以采用更精确的模型描述系统动态，采用先进的控制算法，以及优化执行机构的设计和制造。
系统稳定性问题
总结词
系统稳定性是补偿控制中必须考虑的重要问题，直接关系到系统的长期运行效果。
详细描述
系统稳定性问题主要表现在系统出现振荡、发散或失控等现象。为了解决稳定性问题，可以采用现代控制理论中 的稳定性分析和设计方法，如李雅普诺夫稳定性定理、极点配置等，以确保系统在各种工况下都能保持稳定运行 。
实时性问题
总结词
实时性是补偿控制中必须考虑的重要因 素，直接关系到系统的响应速度和性能 。
VS
详细描述
实时性问题主要表现在系统的响应速度慢 、延迟时间长等方面。为了解决实时性问 题，可以采用快速算法、并行计算等技术 ，优化系统计算和数据处理流程，提高系 统的响应速度和实时性。
鲁棒性问题
总结词
鲁棒性是补偿控制中需要考虑的重要问题， 关系到系统在不确定性和扰动下的性能表现 。
偏差。
反馈补偿
根据被控变量的实际值与设定值的 偏差，调整控制量，以减小偏差。
复合补偿
结合前馈补偿和反馈补偿的优点， 同时考虑被控变量的变化趋势和实 际值与设定值的偏差，进行补偿控 制。
补偿控制算法
PID控制算法
神经网络控制算法
比例、积分、微分控制算法，通过调 整比例、积分和微分的系数，实现控 制量的计算。
自适应控制技术通过实时监测系统运行状态，自动调整控制参数，以适应外部环 境的变化。这种技术能够提高补偿控制的实时性和准确性，减少因环境变化引起 的误差。
智能控制技术

第五章2 前馈-反馈控制系统PPT课件

第五章2 前馈-反馈控制系统PPT课件
静态前馈控制；动态前馈控制；前馈-反馈控制；前馈-串级控制
1.静态前馈控制
所谓静态前馈控制，是指前馈调节器的输出量仅仅是其输入量的函数．与时间因 子无关。前馈调节器的控制规律具有比例特性，
其大小可根据过程扰动通道的静态放大系数和过程控制通道的静态放大系数来决定。 静态前馈控制只考虑最终稳态时的校正，所以只能使被控参数最终的静态偏差接
Kf
T1s 1 es 的微分表示形式为：
T2s 1
T2
du f (t) dt
uf
(t)
K
f
[T1
dF (t dt
)
F (t
)]
用差分方程来代替微分方程时：
Ts：采用周期。
du f (t) dt
|t kTs
u
f
(k)
dF (t dt
f
)
|t kTs
F (k
1
df ) Ts
F (k
则有：
Wf (s) K f
KdT1s T1s 1
1
T2s 1 KdT2s
1
K
f
T1s 1 T2s 1
在DDZ-Ⅲ型仪表和组装仪表中，上述前馈模型都有相应的硬件模块。为前馈-反 馈控制的广泛应用提供了方便。
Kf
T1s 1 e s 型前馈控制器 T2s 1
采用该种前馈模型的较少。
东北大学
3.数字仪表实施
/ T2 )
1
(
1 a
1)et
aT1
，这里
a
T1
T2
东北大学
当a>1，T1>T2, 前馈补偿器具有滞后性，适用于控制通道滞后小于干扰通道的场合； 当a<1，T1<T2, 前馈补偿器具有超前性，适用于控制通道滞后大于干扰通道的场合。

第五章前馈控制系统ppt课件

第五章前馈控制系统ppt课件

第5章
前馈控制系统
5.1 前馈控制系统的特点 5.2 前馈控制系统的几种主要结构形式 5.3 前馈控制规律的实施 5.4 前馈控制系统的应用 5.5 前馈控制系统的参数整定 5.6 多变量前馈控制
实验：前馈控制系统实验
5.4 前馈控制系统的应用
什么情况下采用前馈控制：
（1）对象滞后较大，反馈难以满足要求，可把主要干 扰进行前馈控制
G(s) K es Ts 1
T1s 1 T2s 1
1 T2s 1
e f s
1
1 2
f
s
1
1 2
f
s
-K
输入
+Σ
+K
1
+
1 2
f
s
1
+Σ
-
输出
5.3 前馈控制系统的实施
输入
K=T1/T2-1
Kf
K
1/(T2s+1)
+
输出 －Σ
+
图5-12 （T1s+1）/（T2s+1）实施框图
t
mf
mf (t) K f [1 ( 1)e ]T1 （输出）
实验：前馈控制系统实验
5.3 前馈控制系统的实施
前馈控制规律取决于对象干扰通道和控制通道的 传递函数
工业对象特性复杂，导致前馈控制规律种类繁多， 不利于实施
工业应用希望控制规律能具有一定的通用性， 便于控制实施（特别是仪表）
5.3 前馈控制系统的实施
一般的工业对象可以用一阶容量滞后加纯滞后环节近似,如：
同样对于上述换热器FFC-FBC系统，如果蒸汽流量不稳定， 无论FFC或FBC的效果都不能正常发挥

《控制方案的设计》课件

《控制方案的设计》课件
《控制方案的设计》PPT 课件
在这个演示中，我们将介绍控制方案的设计。控制方案是指控制系统中采取 的具体的控制手段和技术措施。
什么是控制方案？
控制方案是指控制系统中采取的具体的控制手段和技术措施。
控制方案设计的步骤
分析控制对象的特性
了解控制对象的特性，为控制方案设计提供 基础。
设计控制系统的结构和组成部分
气动执行器
使用气动驱动的执行器，适用于轻负载和高速运动的控制需求。
实验验证
1 通过实验验证控制方案的有效性和可靠性
进行实际的实验，检查控制方案的性能和可靠性。
2 记录控制器的输出和被控对象的反馈信号
记录控制器的输出以及被控对象的反馈信号，以进一步分析和优化控制方案。
总结
控制方案设计是控制系统工程中的关键环节，需要遵循一定的基本原则和设 计方法。控制系统的功能和性能取决于控制方案的设计质量。
4 先进性原则
选择先进的控制方法和技术。
5 经济性原则
控制方案应尽可能经济高效。
控制算法的设计方法
经典控制方法
使用传统的PID控制算法，适 用于许多控制应用。
现代控制方法
采用模型预测、自适应控制 等现代化算法提高控制性能。
智能控制方法
应用人工智能技术，如神经 网络和模糊逻辑，实现智能 化控制。
控制器的选择
设计控制系统的结构和各个组成部分。
确定控制目标和要求
明确控制的目标和要求，为方案设计提供指 导。
设计控制算法和控制策略
选择合适的控制算法和控制策略来实现控制 目标。
控制方案设计的基本原则
1 实用性原则
控制方案应具有实际可 行性。
2 简洁性原则
控制方案应简洁明了， 避免复杂性。

1.7 电压反馈电流补偿控制的直流调速系统--1

1.7 电压反馈电流补偿控制的直流调速系统--1
● ●
电压负反馈信号的引出线应尽量靠近 电动机电枢两端。 电压反馈信号必须经过滤波
●
●
电压负反馈的调速系统不能弥补电枢 压降所造成的转速降落
Id
* Un ∆U + _ Un
Kp
Uc
Ks
பைடு நூலகம்
Udo +
Rpe _
Ud +
Ra _
E
n 1/Ce
γ
图 1－53 电压负反馈直流调速系统 － 稳态结构图
1.7.2 电流正反馈和补偿控制规律 电流正反馈和补偿控制规律
* K p K sU n
K p K s βI d
( R pe + Rs ) I d
K = γK P K S
电流正反馈作用的
K p K s βI d C e (1 + K )
项能够补偿两项
稳态速降， 稳态速降，当然就可以减小静差了
如果 1 + K − 1 + K − Ra = 0 就做到了无静差 无静差的条件：
K pKsβ
R pe + Rs
R + KRa β= = β cr K pKs
β cr
：临界电流反馈系数
R: 电枢回路总电阻， R
= R pe + R s + Ra
采样补偿控制的方法使静差为零， 采样补偿控制的方法使静差为零，叫做 “全补偿” 全补偿”
• “全补偿” 全补偿” 全补偿 • “欠补偿” 欠补偿” • “过补偿” 过补偿”
●
电流正反馈的作用又称作电流补偿控制
Id
Id β
U*
n
Rs+Rpe Ra
Ui + ∆U

过程控制课件--第六章利用补偿原理提高系统

过程控制课件--第六章利用补偿原理提高系统

01
利用补偿原理提高系统可靠性和安 全性
提高系统可靠性和安全性的重要性
提高系统可靠性：减少故障发生率，提高系统稳定性 提高系统安全性：防止数据泄露、病毒攻击等安全威胁 提高系统可用性：确保系统在关键时刻能够正常运行 提高系统可维护性：降低维护成本，提高系统维护效率
利用补偿原理增强系统可靠性和安全性的方法
01
利用补偿原理提高系统性能指标
提高系统性能指标的方法
补偿原理：通过引入补偿器，提高系统的稳定性和准确性 反馈控制：通过反馈信号，调整系统的输出，提高系统的性能 前馈控制：通过预测未来的输入，提前调整系统的输出，提高系统的性能 自适应控制：根据系统的状态和输入，自动调整系统的输出，提高系统的性能
01
利用补偿原理实现系统智能化控制
智能化控制技术的发展现状
智能化控制技 术在工业生产 中的应用越来
越广泛
智能化控制技 术在智能家居、 智能交通等领 域的应用逐渐
普及
智能化控制技 术的发展推动 了人工智能、 大数据等技术
的发展
智能化控制技 术的发展面临 着技术瓶颈和
伦理问题
利用补偿原理实现智能化控制的方法
提高系统的稳定性：通过补偿，可以减少系统的不稳定因素，提高系统的稳定性。 提高系统的准确性：通过补偿，可以减少系统的误差，提高系统的准确性。 提高系统的响应速度：通过补偿，可以加快系统的响应速度，提高系统的效率。 提高系统的抗干扰能力：通过补偿，可以减少系统的干扰，提高系统的抗干扰能力。
补偿原理的实现方式
反馈控制：通过反馈信号来调整系统的输出，以实现对输入信号的补偿 前馈控制：通过预测输入信号的变化，提前调整系统的输出，以实现对输入信号的补偿 自适应控制：通过不断学习和调整系统的参数，以实现对输入信号的补偿 模糊控制：通过模糊逻辑来调整系统的输出，以实现对输入信号的补偿

前馈控制系统PPT课件


Go(t)
前馈控制器模型为：
前馈模型框图
G
ff
(t)
-
Gf Go
(t（) 全补偿条件） (t)
X(t)：扰动量输入；Y(t)：被控量输出
Gf(t)：扰动通道传递函数； Gff(t)：前馈控制器传递函数（包括测量部分） Go(t)：控制通道传递函数（包含执行器）
第8页/共17页
➢单纯的前馈控制系统的缺点
Gff
SP2
F C
Fs
B2
B1
X
T C
SP1
Y
换热器前馈-串级复合控制系统
主回路通过温度调节器TC保证出口温度保持在设定值，副回路 通过流量调节器FC调节蒸汽流量以克服蒸汽带来的扰动。
第13页/共17页
➢前馈-串级复合控制系统的特点
Gb(t)：副回路反馈传递函数
Gff(t)
SP1
-
- Gc(t) SP2
第6页/共17页
控制类型
➢单纯的前馈控制系统 ➢前馈-反馈复合控制系统 ➢前馈-串级复合控制系统
第7页/共17页
➢单纯的前馈控制系统
X(t)
Y (t) X (t) • G ff (t) • Go (t) X (t) • G f (t)
Gff(t)
Gf(t)
Y (t)
Y(t) X (t) G ff (t) • Go (t) G f (t) 0
基本概念
换热器控制模型
控制要求：热流体出口温度T2稳定
被控变量：热流体出口温度T2
控制变量：蒸汽流量Fs
主要扰动：冷流体流量F1、
冷流体入口温度T1、 冷流体
蒸汽压力P0
F1，T1
蒸汽 P0，BF1 s

过程控制课件--第六章利用补偿原理提高系统1新 51页

过程加长．
假水位: 锅炉蒸汽负荷突然↑,气压↓,水的沸点↓,水汽混合物体积↑,则此
时水位不因蒸发量大于给水量而下降，反而上升．反源自一样．26.01.2020
过程控制
12
r
主调
节器
副调 节器
给水 扰动
G(s)
D(s)负 扰荷 动
调节阀
管路
锅炉 H
压力变送器
液位变送器
如果直接以负荷的扰动来调节阀门,使给水量总等于负 荷量,就能解决负荷扰动大,控制不及时的缺点.
前馈控制
反馈控制
扰动可测，但不要求被控量可测 被控量直接可测
超前调节，可实现系统输出的不 按偏差控制，存在偏差才能调节，
变性（但存在可实现问题）
（滞后调节）
开环调节，无稳定性问题
闭环调节，存在稳定性问题
系统仅能感受有限个可测扰动 系统可感受所有影响输出的扰动
对于干扰与控制通道的动态模型，对通道模型要求弱，大多数情况
(4) 选择不变性
系统中被调量对其中几个主要的干扰实现不变性. 减 少了补偿装置, 节省投资又能达到对主要干扰的不变性．
26.01.2020
过程控制
9
§6-2 前馈控制系统
一 基本概念
D1 D2 Dn
r 前馈 设定值 控制器
调节量 μ
对象
前馈控制系统
y 被调量
D1，……，Dn 为可测扰动；u， y分别为被控对 象的操作变量 与受控变量。
允许存在一定的误差, 在工程上容易实现, 而且生产中也不 会有绝对不变性的要求, 所以应用广泛. 如反馈控制从理论 上应该属于误差不变性．
26.01.2020
过程控制
8
(3) 稳态不变性

《无功补偿》课件

无功补偿的效益
无功补偿能够提高电网稳定性，节约电网运行成本，提高电力质量，为用户提供更可靠、更 稳定的电力供应。
无功补偿的应用前景
随着电力负荷的不断增加和电力系统的发展，无功补偿技术将继续发展，为电力系统的安全 稳定运行提供支持。
无功补偿应用
1
在电力系统中的应用
无功补偿在电力系统中广泛应用，能够提高电网稳定性和电力质量，减少电网损 耗，并满足电力系统对功率因数的要求。
2
在工业生产中的应用
在工业生产中，无功补偿能够提高设备的效率和稳定性，减少电能损耗，降低生 产成本。
无功补偿的效益பைடு நூலகம்
1 电网稳定性提高
无功补偿能够使电网的功率因数接近1，减轻了电力系统的负荷，提高了电网的稳定性。
无功补偿设备的发展
无功补偿设备的设计和制造不断创新，使其性能更可靠、更灵活、更节能。例如，新型的 SVG设备具有较高的响应速度和精确的控制能力。
无功补偿控制技术的发展
无功补偿控制技术不断改进，加入了智能化和自适应控制功能，使补偿系统更加智能化和稳 定。
总结
无功补偿的重要性
无功补偿是提高电力系统效率和稳定性的关键技术，对于实现可持续发展和能源节约具有重 要意义。
2 节约电网运行成本
无功补偿减少了无效功率的传输和损耗，降低了电网运行的成本，提高了能源利用效率。
3 提高电力质量
无功补偿能够降低电压波动和电流谐波，提高电力质量，减少电网故障和设备损坏。
无功补偿的发展趋势
无功补偿技术的发展
随着电力系统的发展，无功补偿技术也在不断发展。新的技术和装置不断出现，提供了更高 效、更精确的无功补偿方案。
无功补偿的分类
无功补偿可以根据补偿方式分为静态无功补偿和动态无功补偿。静态补偿器包括容性补偿器 和感性补偿器，而动态补偿器包括SVC、SVG和UPFC。

第十章 反馈控制系统的设计1ppt课件


• 在控制工程实践中，综合与校正的方法应根据特定的性能指标来
确定。一般情况下，若性能指标以稳态误差 e ss 、峰值时间
系数就能使系统满足实际要求的性能指标。
大超调量
、和过渡过程时间 p
根轨迹法进行综合与校正比较方便 ;如果性能指标是以相角裕度 r r b 幅值裕度 、相对谐振峰值 、谐振频率 和系统带宽 Kg Mr 等频域性能指标给出时,应用频率特性法进行综合与校正更合适。
、等时域性能指标给出时，应用 ts
t p、最
3
机电学院
系统分析与校正的差别: 系统分析的任务是根据已知的系统，求出系统的性能指标和 分析这些性能指标与系统参数之间的关系，分析的结果具 有唯一性。 系统的综合与校正的任务是根据控制系统应具备的性能指标 以及原系统在性能指标上的缺陷来确定校正装置(元件)的 结构、参数和连接方式。从逻辑上讲，系统的综合与校正 是系统分析的逆问题。同时，满足系统性能指标的校正装 置的结构、参数和连接方式不是唯一的，需对系统各方面 性能、成本、体积、重量以及可行性综合考虑，选出最佳
H(s)
6
6 －2 串联校正 机电学院
顺馈校正
顺馈校正是将校正装置Gc(s)前向并接在原 系统前向通道的一个或几个环节上。它比串联校 正多一个连接点,即需要一个信号取出点和一个信
号加入点。
Gc(s) R(s) G1(s) H(s)
7
G2(s)
C(s)
机电学院
反馈校正
反馈校正是将校正装置Gc(s)反向并接在原系统前向 通道的一个或几个环节上，构成局部反馈回路。 R(s) G1(s) G2(s) Gc(s) H(s) 由于反馈校正装置的输入端信号取自于原系统的输出端或 原系统前向通道中某个环节的输出端，信号功率一般都比较大， C(s)
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二、前馈控制的特点（与反馈控制系统相比）P218
1、是一种开环控制； 2、控制的根据是扰动； 3、前馈调节器的控制律由过程特性决定； 4、多用来抑制可测而不可控的扰动对被控参数的影响； 5、控制及时，理论上可实现对干扰的完全控制； 6、实现的经济性差。一个前馈调节器只能对一个扰动进行补偿。
三、前馈控制系统的结构形式
基本思想：扰动通过扰动通道作用于系统、影响系统的控
制性能。如果扰动是可测量的，且扰动通道的模型可以获得，
那么，可以设计一个补偿器，使得补偿环节对系统的作用与
扰动对系统的影响相互抵消，从而消除扰动对系统的影响。
一、前馈控制
例：换热器前馈-反馈控制系统
前馈作用
工作过程：如果影响被控量的主要扰 动为进料量的流量„„
补偿控制系统 的设计
主要介绍：补偿控制的基本概念和常用的补偿控制方法。
§7.1 补偿控制的基本原理与结构
补偿控制系统按结构的不同可分为四种 1、输入量补偿：将输入量经过处理后，直接向前传递，并与 主控制器的输出进行叠加。 其结构图如下： 输入量补偿器
2、扰动量补偿：将系统的扰动输入量经过处理后，直接向前 传递，并与主控制器的输出进行叠加。 其结构图如下： 扰动量补偿器
1、静态前馈控制系统 扰动通道的静态放大系数
W 0 ) f( W ( S放大系数 只考虑稳态时的校正，即只能保证被控量的静态偏差接 近或等于零。
适用于 W 与 W0(S)滞后相差不大的情形。 f (S)
2、动态前馈控制系统
W S) f( W (S) FF W (S) 0
许多工业对象都具有非周期与过阻尼的特性，因此可以 用一阶或二阶，必要时串联一个纯滞后环节来近似。假如：
F (S )
WFF (S )
W f (S )
-
X (S ) +
-
WC1 (S )
+ +
-
WC 2 (S )
W02 (S )
W01(S )
+ +
Y (S )
W ( S ) 1 W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) Y ( S ) f C 2 02 FF C 2 02 01 F ( S ) 1 W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) C 2 02 C 1 C 2 02 01
Y ( S ) W S ) W ( S ) W ( S ) f( FF 0 F ( S )
当 F(S) 0 时，要实现完全补偿， 必须有：
W ( S ) W ( S ) W ( S ) 0 f FF 0
W S ) f( 即： W ( S ) FF W ( S ) 0
“-”表示前馈控制作用的方向与干扰作用的方向相反。
要实现对扰动 F(S) 的完全补偿，则必须有 ：
W ( S ) 1 W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) 0 f C 2 0 2 FF C 2 0 2 0 1
W S ) f( 即： W ( S ) FF W ( S ) W ( S ) C 2 02 W ( S ) 01 1 W ( S ) W ( S ) C 2 02
扰动作用
前馈控制（描述）：在被控量还未受到影响之前，控制器就 产生了控制作用，在理论上可以彻底消 除误差，实现对扰动的完全补偿。 前馈控制系统的方框图：
F (S )
扰动 扰动通道
W f (S )
WFF (S )
W0 (S )
+ +
被控量
Y (S )
前馈控制器 被控量对于扰动的输出：
对象
Y ( S ) W S ) W ( S ) W ( S ) f( FF 0 F ( S )
能够保证控制过程的静态、动态偏差接近或等于零。
3、前馈-反馈控制系统 前馈-反馈控制系统的结构图如下：
F (S )
WFF (S )
-
W f (S )
X (S ) +
+
-
WC (S )
+
W0 (S )
+ +
Y (S )
W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) W ( S ) f FF 0 c 0 Y ( S ) X ( S ) F ( S ) 1 W ( S ) W ( S ) 1 W ( S ) W ( S ) c 0 c 0
上述两种补偿控制的方法又称为前馈补偿
3、反馈补偿：在主控制器反馈回路中增加一个控制器。
其结构图如下：
反馈补偿器 4、串联补偿：将补偿器与主控制器串联连接。 其结构图如下： 串联补偿器
返回
§7.2 前馈控制系统
反馈控制系统： 按偏差进行控制 即：干扰作用 被控量偏差 控制器补偿
反馈控制方案本身决定了它无法将干扰克服在被控量偏 离设定值之前，因而限制了控制质量的进一步提高。 既然偏差产生的直接原因是干扰，能否直接按扰动进 行控制？
要实现对扰动 F(S) 的完全补偿，则必须有 ：
W ( S ) W ( S ) W ( S ) 0 f FF 0
W S ) f( 即： W ( S ) FF W ( S ) 0
完全补偿条件与前 馈控制系统相同
前馈-反馈控制系统的优点： • 由于增加了反馈控制回路，降低了前馈控制器的精度要求。 • 利用前馈控制对系统中的主要扰动进行补偿；利用反馈控制 克服其余次要的扰动，保证被控量的稳态精度。 • 既可实现高精度控制（反馈），又能保证系统稳定运行（前 馈）。 4、前馈-串级控制系统 前馈-串级控制系统的结构图如下：
在串级控制系统中，当副回路的工作频率远远大于主回路 的工作频率，则副回路的传递函数可近似表示为：
W ( S ) W ( S ) C 2 02 1 1 W ( S ) W ( S ) C 2 02
W S ) f( 则： W ( S ) FF W ( S ) 01
四、前馈控制作用的实施
前馈控制器的特性是由对象干扰通道和控制通道的特性 确定的，要想获得完全补偿，就必须精确知道上述两通道的 特性。由于工业对象的特性极为复杂，导致了前馈控制作用 形式颇多。但从工业应用的角度看，总是力求控制仪表具有 一定的通用性，以利于设计、运行和维护。